Question

【題目】為使玉米獲得抗除草劑性狀，某學(xué)者進(jìn)行了如圖所示的操作。請回答:

(1)在用除草劑抗性基因G與Ti質(zhì)粒構(gòu)建基因表達(dá)載體的過程中，用到的工具酶有_____。將除草劑抗性基因G插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上的目的是_____。

(2)已知，“報告基因”編碼的蛋白質(zhì)能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色；原核生物的基因中沒有內(nèi)含子，且原核細(xì)胞沒有真核細(xì)胞所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制。在“篩選1”中，含氨芐青霉素的培養(yǎng)基能將成功導(dǎo)入表達(dá)載體的農(nóng)桿菌篩選出來，而含無色物質(zhì)K的培養(yǎng)基卻不能，其原因是______。為提高表達(dá)載體進(jìn)入農(nóng)桿菌的效率需要用__________處理細(xì)胞。

(3)經(jīng)“篩選2”后所獲得的植株_____(填“一定”或“不一定”）具有抗除草劑性狀。轉(zhuǎn)基因玉米培育過程中，所用到的生物技術(shù)有_____________。

Answer 1

【答案】限制性核酸內(nèi)切酶，DNA連接酶 農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用使除草劑抗性基因G進(jìn)入玉米細(xì)胞，并插入到玉米細(xì)胞的染色體DNA上，使除草劑抗性基因G的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá) 氨芐青霉素抗性基因和報告基因均可作為標(biāo)記基因，鑒別并篩選含有目的基因的細(xì)胞。但報告基因中的內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA序列在農(nóng)桿菌中不能被切除，“報告基因”的表達(dá)產(chǎn)物不具相應(yīng)的活性，無法催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色 Ca2+ 不一定 轉(zhuǎn)基因技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)

【解析】

圖中構(gòu)建的基因表達(dá)載體在篩選1時需要在培養(yǎng)基中加入氨芐青霉素以篩選成功導(dǎo)入表達(dá)載體的農(nóng)桿菌；利用農(nóng)桿菌感染法將表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞，由于“報告基因”編碼的蛋白質(zhì)能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色，所以圖中篩選2時需要用無色物質(zhì)K處理愈傷組織，以篩選出呈現(xiàn)藍(lán)色的組織。

（1）構(gòu)建基因表達(dá)載體時需要用限制酶切割質(zhì)粒、并用DNA連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接在一起。由于質(zhì)粒的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，所以將除草劑抗性基因G插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上是因為農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用使除草劑抗性基因G進(jìn)入玉米細(xì)胞，并插入到玉米細(xì)胞的染色體DNA上，使除草劑抗性基因G的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。

（2）氨芐青霉素抗性基因和報告基因均可作為標(biāo)記基因，鑒別并篩選含有目的基因的細(xì)胞。但報告基因中的內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA序列在農(nóng)桿菌中不能被切除，“報告基因”的表達(dá)產(chǎn)物不具相應(yīng)的活性，無法催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色，所以含氨芐青霉素的培養(yǎng)基能將成功導(dǎo)入表達(dá)載體的農(nóng)桿菌篩選出來，而含無色物質(zhì)K的培養(yǎng)基卻不能篩選出成功導(dǎo)入表達(dá)載體的農(nóng)桿菌。為提高表達(dá)載體進(jìn)入農(nóng)桿菌的效率需要用Ca2+處理細(xì)胞，使之成為感受態(tài)的細(xì)胞，易于吸收重組質(zhì)粒。

（3）轉(zhuǎn)基因成功的標(biāo)志是形成目的基因的產(chǎn)物。成功導(dǎo)入的目的基因不一定在受體細(xì)胞中表達(dá)，所以經(jīng)“篩選2”后所獲得的植株不一定具有抗除草劑性狀，還需要對目的基因的產(chǎn)物進(jìn)行檢測，看其是否成功表達(dá)。由上圖可知，轉(zhuǎn)基因玉米培育過程中，所用到的生物技術(shù)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)。